Einrichtung zum Messen der Koordinaten von Messpunkten in einer durchscheinenden, ebenen, in Richtung der Koordinatenachsen verschieblichen Vorlage Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Mes sen der Koordinaten von Messpunkten in einer ebenen Vorlage, z. B. in einem Luftbild, bei dem die Vorlage relativ zu einer Messmarke in den Koordinatenrich- tungen verschiebbar ist.
Derartige Geräte sind als Komparatoren oder Stereokomparatoren in der Auswertetechnik bekannt. Es liegen hier ein oder zwei Vorlagen auf einem oder zwei Trägern, welche durch Spindeln relativ zu einer oder zwei Messmarken verschiebbar sind. Die Ver schiebungsgrössen der Träger dieser Vorlagen von je einem Ausgangspunkt an gerechnet geben die Koordi- natenwerte des mit der Messmarke einfach oder stereo skopisch zur Deckung kommenden Geländepunktes an.
Die Koordinatenwerte werden in Zählwerken oder anderen Registriereinrichtungen durch die Drehung der Spindeln unmittelbar eingestellt.
Im Zuge des technischen Fortschrittes genügen diese bekannten Geräte den Genauigkeitsanforderun- gen, wie sie heute an die Auswerteergebnisse gestellt werden, nicht mehr. Dies liegt in erster Linie daran, dass die Spindeln sowohl für die Einstellung der Mess- marke auf den Messpunkt als auch für die Registrie rung der dazu notwendigen Verschiebungsgrösse be nutzt werden, indem'beispielsweise ihre Umdrehungs zahlen in einem Zählwerk angezeigt werden.
Weil nun die Spindeln einerseits nicht über eine bestimmte Ge nauigkeitsgrenze hinaus herstellbar sind und ander seits Abnutzungen unterworfen sind, können zwischen ihnen und den Vorlagen tote Gänge auftreten, wo durch die Genauigkeit der Messung beeinträchtigt wird.
Ausserdem ist bei diesen bekannten Geräten das Abbesche Komparatorprinzip nicht hinreichend streng eingehalten, so dass auch hierdurch Messfehler auf treten. Es treten schliesslich auch dadurch Fehler auf, dass Temperatureinflüsse verschiedene Ausdehnungen, beispielsweise des Metalls der Spindeln und des Trä gers des Luftbildes, nämlich einer Glasplatte, bewir ken.
Alle diese Fehler liessen Messgenauigkeiten im Luftbild über 1/10o mm hinaus kaum mehr zu.
Die Erfindung strebt eine etwa 10mal so grosse Genauigkeit an, so dass also die Koordination eines Messpunktes bei hinreichend guter Punktdefinition bis zu einigen ,c, genau erhalten werden können.
Erreicht wird dies nach der Erfindung durch ein mit der Vorlage zur Deckung zu bringendes und mit ihr verschiebbares, in eine durchsichtige Unterlage von praktisch gleicher Wärmeausdehnung wie die Vorlage ein geritztes, farbloses Koordinatennetz, durch eine gegenüber diesem und der Vorlage feststehende Messmarke und durch eine wahlweise auf durchfal lendes und auffallendes Licht umschaltbare Beleuch tungseinrichtung.
Ferner ist zweckmässig für jede Ko- ordinatenrichtung ein verschieblicher Ableserechen für die Ermittlung des Feinmesswertes vorgesehen. Messmarke und Ableserechen können in eine Hilfs ebene ausserhalb der Vorlage verlegt werden, in wel che die Vorlage optisch abgebildet wird.
Der grundsätzliche Messvorgang beginnt in üb licher Weise damit, dass der die Vorlage tragende Kreuzschlitten in beiden Koordinatenrichtungen so weit verschoben wird, bis ein Messpunkt mit einer sub jektiv bequem erreichbaren Genauigkeit mit der Mess- marke zur Deckung gebracht ist. Die dem Messpunkt am nächsten liegenden Striche des Koordinatennetzes geben in erster Näherung die Koordinatenwerte des Messpunktes an.
Bei dieser Einstellung ergibt sich im allgemeinen, dass keine Koinzidenz zwischen den Ableserechen und den dem Messpunkt benachbarten waagrechten und lotrechten Strichen des erfindungs- gemäss die Vorlage überdeckenden und mit ihr beweg ten Koordinatennetzes besteht.
Der sich erforder lichenfalls anschliessende Feinmessvorgang besteht darin, dass die Ableserechen in beiden Koordinaten richtungen so weit verschoben werden, bis mit den dem Messpunkt benachbarten Strichen des Koordi- natennetzes die ihnen am nächsten liegenden Teil striche der Rechen genau zur Deckung gelangen. Die Verschiebungswerte der beiden Rechen geben jeweils die Feinmesswerte an, durch welche die mehr oder weniger groben Näherungswerte berichtigt werden.
Dieser prinzipielle M_ essvorgang wird jedoch da durch erschwert, dass durch die Überlagerung der detailreichen Unterlage, des Koordinatennetzes und der Ableserechen ein unübersichtliches Gesamtbild im Okular des Gerätes erscheint.
Bereits die Vorein- stellun2 der Messmarke auf einen Messpunkt kann durch das Koordinatennetz erschwert werden, wenn beispielsweise ein Strich desselben in der Nähe des Messpunktes liegt.
Diese Nachteile werden nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch beseitigt, dass die Messeinrichtung mit einer Beleuchtungsanordnung versehen ist, welche wahlweise die Einschaltung einer Durchlichtbeleuchtung und einer Auflichtbeleuchtung gestattet.
Im durchfallenden Licht bleibt das feine farblose Koordinatennetz unsichtbar. Das ist insbesondere er wünscht bei der stereoskopischen Ausmessung von Bildpaaren, bei welcher die Messmarke räumlich ge sehen wird. Mit der beschriebenen Beleuchtungsan ordnung kann also die Messmarkeneinstellung im durchfallenden Licht vorgenommen werden, in dem praktisch nur die Vorlage mit der Messmarke und gegebenenfalls den diese mit Abstand umgebenden Ableserechen sichtbar ist. Für die anschliessende Fein messung wird nun die Beleuchtungseinrichtung auf auffallendes Licht umgeschaltet.
Hierbei wird die Vor lage selbst zum Verschwinden gebracht, während nun auf dunklerem Grund die Gravierung des Koordina- tennetzes im Streulicht hell erscheint und die Koinzi- denzeinstellung von Rechen und Koordinatennetz durch Verschieben der Rechen ohne überladüng des Sehfeldes mit Einzelheiten der hierzu nicht mehr be nötigten Vorlage vor sich gehen kann.
Wie ersichtlich, kommt es bei dieser Messung auf Genauigkeit der Verschiebung der Vorlage selbst und damit die Ausbildung der Spindeln und des Kreuzschlittens für* dieselbe nicht mehr entscheidend an, da die Spindeln jetzt nur noch die Aufgabe haben, die Lage des Luftbildes zusammen mit dem Koordi- natennetz relativ zur Messmarke zu verändern.
Be zugsgrösse für den Ausgang der Feinmessung ist das dem Messpunkt benachbarte Strichpaar des Koord=i- natennetzes, nicht aber die Umdrehungszahl der zum Transport derselben zusammen mit der Unterlage die nenden Spindel. Dies schliesst selbstverständlich nicht aus, dass man die Umdrehungszahl einer auch nicht besonders genau gearbeiteten Spindel heranzieht, um die bei der Verschiebung der Vorlage zur Messmar- keneinstellung durch das Gesichtsfeld wandernden Striche des Koordinatennetzes zu zählen. Die Güte der üblichen Spindeln reicht bei weitem aus, um diese groben Zählwerte nicht zu verfälschen.
Der Messvorgang erschöpft sich also in zwei Schritten: 1. die Einstellung, bei welcher die Messmarke mit einem Messpunkt der Vorlage zur Deckung gebracht wird und 2. die Verschiebung der Ableserechen relativ zum Koordinatennetz, bis Koinzidenz der dem Messpunkt benachbarten Striche des Koordinatennetzes mit den ihnen am nächsten liegenden Teilstrichen der Ablese rechen erzielt ist.
Das Koordinatennetz ist vorzugs- weise nach Zentimetern unterteilt, die durch Doppel striche gebildeten Ableserechen entsprechend in Milli meter. Durch Wahl einer hinreichend hohen Über setzung (1:50) für die Verschiebung der Ablese rechen können deren Verschiebungswege mit einer Genauigkeit von einigen ,ec gemessen werden.
Die Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels der Einrichtung nach der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Es stellen dar: Fig. 1 einen Stereokomparator im Schnitt, Fig.2 das Gesichtsfeld beispielsweise des linken Teilbildes des Gerätes nach Fig. 1 im durchfallenden Licht, Fig. 3 das Gesichtsfeld zu Beginn der Ausmessung im auffallenden Licht, Fig.4 das Gesichtsfeld in Ablesestellung, gleich falls im auffallenden Licht.
Das in Fig. 1 veranschaulichte Gerät dient der Ermittlung der Koordinaten eines Messpunktes in zwei Luftbildern. Es besteht aus zwei Teilen von spiegel- symmetrischem Aufbau. Der Übersichtlichkeit halber ist nur die linke Hälfte des Gerätes im Schnitt darge stellt.
Innerhalb des Gehäuses 1 ist die durchsichtige Vorlage 2, also beispielsweise das Diapositiv einer Bildaufnahme, hinterlegt mit einer Glasplatte 3, wel che ein eingeritztes farbloses Koordinatennetz 4 ent hält, auf einem Kreuzschlitten 5, 6 fixiert. Zur Bewe gung des Kreuzschlittens in der Zeichenebene dient die Spindel 7, welche über ein Getriebe 8, 9 mit einem Zählwerk 10 gekoppelt ist.
Die Spindel wird betätigt durch ein Handrad 31. Zur Bewegung des Kreuzschlittens senkrecht zur Zei chenebene dient die Spindel 37, welche durch ein nicht dargestelltes Handrad betätigt wird und über ein Getriebe 38, 39 sowie eine biegsame Welle 40 und ein weiteres Getriebe 41, 42 mit dem Zählwerk 43 gekoppelt ist.
Die Beleuchtungsvorrichtung für die Vorlage 2 bzw. das Koordinatennetz 3 besteht aus einer Licht quelle 25 für durchfallendes und einer Lichtquelle 26 mit Kondensor 26' für auffallendes Licht. Sie kön nen wahlweise zur Wirkung gebracht werden. Über ein Pentaprisma 11, die Linsen 13 und 14 sowe ein zwi schen ihnen angeordnetes Reflexionsprisma 12 wird in der Bildebene 15 ein Zwischenbild der Vorlage bzw. des damit zur Deckung Gebrachten Koordinaten netzes erzeugt.
Dieses Zwischenbild fällt zusammen mit der Messmarke 17 und der die in der Fig. 1 nicht dargestellten Ableserechen enthaltenden Glasplatte 16. Sie werden zusammen im Okular 19 (und 19') beobachtet.
Die Strichplatte 16 ist gelagert in einem Kreuz schlitten 35, 45, welcher innerhalb der Zwischenbild ebene 15 in der Zeichenebene und senkrecht zu der selben verschieblich ist. Der Verschiebung des Kreuz schlittens 35, 45 dient der um den Drehpunkt 20 schwenkbare Hebel 30, welcher -durch eine Spindel 21 betätigt wird. Diese ist über ein Getriebe 32, 33 mit einem Handrad 34 und ein weiteres Getriebe 22, 23 mit einem Zählwerk 24 gekoppelt. Der Bewe gung des Kreuzschlittens 35, 45 in Richtung senk recht zur Zeichenebene dient ein bei 46 gelagerter Hebel 44, der über eine Spindel 47 betätigt wird. Diese ist über ein Getriebe 48, 49 mit einem Hand rad 51 und ein weiteres Getriebe 52, 53 mit dem Zählwerk 54 verbunden.
Vor Beginn der Messung wird der Kreuzschlit- ten 35, 45 in seine Nullage gedreht. Es wird dann die für durchfallendes Licht bestimmte Lichtquelle 25 eingeschaltet, so dass im Okular 19 nur ein Bild der Vorlage zusammen mit der Messmarke 17 und der. Ableserechen (181-4) erscheint. Durch Drehen der Spindeln 7 und 37 wird nun der Kreuzschlitten 5, 6 so weit verschoben, bis ein Messpunkt der Vorlage 2 mit der in der Mitte des Gesichtsfeldes des Okulares 19 sichtbaren Messmarke zur Deckung gebracht wird.
Die Zählwerke 10 und 43 zeigen Näherungswerte der Koordinaten an.
Diese Einstellung ist in der Fig.2 dargestellt. Diese zeigt. von den Details der Vorlage als Beispiel nur ein Haus 55, mit dessen einer Ecke als Messpunkt die Messmarke 17 zur Deckung gebracht ist. Die Ein stellung wird durch die Ableserechen 181 bis 184 nicht gestört, da diese die Messmarke 17 mit hinreichendem Abstand umgeben.
Nach dieser Einstellung wird die Lichtquelle 25 abgeschaltet und die zur Beleuchtung mit auffallen dem Licht dienende Lichtquelle 26 eingeschaltet.
Dabei erscheint im Gesichtsfeld des Okulars etwa das in Fig. 3 veranschaulichte Bild, in dem also die Vorlage selbst mit dem Haus 55 nicht mehr sichtbar ist. Es tritt jedoch nun das Koordinatennetz 4 in Er- @cheinung, welches im Streulicht der auffallenden Be leuchtung gegenüber dem dunkleren Hintergrund hell erscheint.
Wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist, ist im dar gestellten Beispiel zwischen dem sechsten Teilstrich .ies Rechens 181, 18, und dem der Messmarke 17 )enachbarten lotrechten Strich des Koordinatennetzes -1 bereits annähernd Koinzidenz hergestellt. DieSpindel '_ 1 zur Verschiebung des Kreuzschlittens 35, 45 in der 'leichenebene braucht daher nur um einen geringen 3etrag gedreht zu werden.
Das Zählwerk 24 zeigt fie drei letzten Stellen des Abszissenwertes mit bei- pielsweise 004 an. Anschliessend wird durch Drehen !es Handrades 51 über die Spindel 47 und den Hebel 44 der Kreuzschlitten so weit senkrecht zur Zeichen ebene verschoben, bis entsprechend der Darstellung der Fig. 4 der vierte Teilstrich des Rechens 183, 184 mit dem waagrechten Strich des Koordinatennetzes zur Koinzidenz gebracht wird.
Das Zählwerk 54 gibt die letzten drei Dezimalen des Ordinatenwertes mit beispielsweise 257 an. Durch die Angaben der Zähl werke 24 und 54 werden die der Zählwerke 10 und 43 ergänzt bzw. berichtigt.
Mit der identischen Messeinrichtung in der rechten Hälfte des Gehäuses 1 wird nun in gleicher Weise verfahren. Auch hier wird dieselbe Ecke des Hauses 55 als Messpunkt gewählt. Die in der linken und rech ten Messeinrichtung ermittelten Koordinatenwerte un terscheiden sich um gewisse Beträge, welche ein Mass für die Parallaxen in der x- und y-Richtung darstellen.
Diese Parallaxenwerte werden also mit derselben Ge nauigkeit erhalten wie die Koordinatenwerte des Mess- punktes selbst.
Insbesondere die Fig. 2 bis 4 lassen gut erkennen, dass man durch den übergang von einer Beleuchtung mit durchfallendem Licht zu einer solchen mit auf fallendem Licht jeweils übersichtliche Messfelder er hält, die bequeme und das Auge nicht anstrengende Einstellungen gestatten.